整體型螺旋翅片管在省煤器改造工程中的創(chuàng)新應(yīng)用

歐陽曉瑞 馬慧敏 鄭嬌麗

摘 要：通過整體型螺旋翅片管在煤粉爐省煤器改造工程中的實(shí)際設(shè)計解析，進(jìn)一步印證該新型換熱管耐磨、耐腐蝕、抗積灰、傳熱效率高等優(yōu)良特性。

關(guān)鍵詞：整體型螺旋翅片管；省煤器改造；創(chuàng)新應(yīng)用

1 原鍋爐概況

河南中源化學(xué)股份有限公司此次更換省煤器的（5#）240t/h煤粉爐，為無錫華光鍋爐股份有限公司設(shè)計制造，鍋爐型號： UG-240/5.3-M，于2009年投產(chǎn)運(yùn)行至今已經(jīng)4年，為單鍋筒、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)。燃燒器采用四角切向布置的水平濃淡燃燒器，采用鋼球磨中間儲倉干燥劑送粉系統(tǒng)。鍋爐室外布置，抗地震烈度按7度設(shè)防。

省煤器裝設(shè)在尾部豎井中，雙級布置，工質(zhì)與煙氣呈逆流方式，上級省煤器采用順列布置，由Φ38×4的管子雙管并繞；下級省煤器沿?zé)煹缹挾确较蚍殖勺笥覍ΨQ兩部分，又沿?zé)煹栏叨确较蚍譃樯舷聝刹糠郑纬勺笥覂蓚?cè)進(jìn)水的4組管束，為減少磨損采用膜式省煤器結(jié)構(gòu)，錯列布置，由Φ38×4管子和4mm厚的膜片制成。上級省煤器采用懸吊結(jié)構(gòu)，通過引出管懸吊在頂板梁上，下級省煤器采用支撐結(jié)構(gòu)，支撐在橫梁上，橫梁穿出爐墻支撐在護(hù)板上，橫梁需通風(fēng)冷卻，一端與鼓風(fēng)機(jī)入口連接，一端敞口。

為了減輕煙氣中飛灰對受熱面管子的磨損，在每級省煤器蛇形管彎頭處，均裝設(shè)防磨蓋板。雖然鍋爐在設(shè)計時采用了許多防磨措施，但鍋爐在運(yùn)行中多次出現(xiàn)省煤器管子磨損爆管情況，尤其是最近半年來爆管更加頻繁，已經(jīng)嚴(yán)重的影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)，因此用戶決定對省煤器進(jìn)行改造，鑒于整體型螺旋鰭片管優(yōu)異性能，同時經(jīng)過對其他同類型鍋爐省煤器改造的成功案例的考察，用戶決定本次整改采用整體型螺旋鰭片管代替原來鍋爐的膜式鰭片管進(jìn)行省煤器的重新設(shè)計、制造，期望能利用整體型螺旋翅片管好的耐磨性、傳熱性、高的抗積灰性，保證鍋爐的安全運(yùn)行，同時提高鍋爐的整體熱效率，進(jìn)而為用戶節(jié)省維修保養(yǎng)費(fèi)用，延長運(yùn)行時間，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 鍋爐的原設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.1 鍋爐規(guī)范

額定蒸發(fā)量 240t/h

額定蒸汽溫度 450℃

額定蒸汽壓力（表壓） 5.3 MPa

給水溫度 104℃

熱風(fēng)溫度 339.1℃

排煙溫度 127.7℃

鍋爐設(shè)計效率 92%

排污率 2%

2.2 鍋爐設(shè)計參數(shù)

a.鍋爐基本尺寸

爐膛寬度（兩側(cè)水冷壁中心線間距離） 7890mm

爐膛深度（前后水冷壁中心線間距離） 7890mm

鍋筒中心線標(biāo)高 37150mm

b.各部件熱力計算匯總表

3 改造方案

3.1 省煤器改造設(shè)計原則、依據(jù)及說明

省煤器改造的總體技術(shù)方案遵循“穩(wěn)定可靠、技術(shù)先進(jìn)、降低能耗、節(jié)約投資”的原則。

本次改造僅對鍋爐的省煤器進(jìn)行整體改造設(shè)計，其他部件不作改動。本次改造嚴(yán)格按照鍋爐有關(guān)規(guī)程及“國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局國質(zhì)檢特函（2007）402號”文件要求進(jìn)行，參照原來的鍋爐設(shè)計文件進(jìn)行熱力計算，以不破壞原來設(shè)計的熱力過程，考慮到鍋爐的磨損情況，對鍋爐的管系的橫向節(jié)距進(jìn)行了調(diào)整，以降低煙速在合理的范圍內(nèi)，同時對新省煤器的煙氣阻力進(jìn)行了嚴(yán)密的計算，根據(jù)鍋爐行業(yè)內(nèi)的一貫的防磨習(xí)慣，對省煤器的管子進(jìn)行了加厚處理，由壁厚4mm加厚到6mm，同時對非螺旋鰭片管區(qū)加蓋了防磨蓋板，把下級省煤器的光管彎頭部分移到煙道外部，這樣增加了煙氣的流通面積，進(jìn)一步方便了管束的布置。以上各種措施的根本目的就是在保證鍋爐的省煤器傳熱效率的情況下盡可能的降低省煤器區(qū)的煙氣流速，降低省煤器管子的磨損。

本次改造設(shè)計的省煤器系統(tǒng)，包含省煤器集箱、管系、和防止管系變形的支撐系統(tǒng)。對省煤器的出口集箱、上下級省煤器的連接管、出口集箱和省煤器系統(tǒng)的懸吊管子均不作改動，對本次改造涉及的省煤器系統(tǒng)內(nèi)部的集箱、管系進(jìn)行了強(qiáng)度計算，制造和安裝也嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.2 省煤器改造后熱力計算匯總表

3.3 整體型螺旋翅片管的特點(diǎn)

DW：外徑；DO：根徑；d：內(nèi)徑；？啄：壁厚；h：翅高；S：翅距；Sd：翅頂厚；Sg：翅根厚

整體型螺旋翅片管是經(jīng)過加熱之后整體軋制而成的，翅片管表面平整光滑，晶格鐵素體+珠光體，組織致密，翅片R圓角過渡，金屬文理連續(xù)。其強(qiáng)度是母材的兩倍。硬度比母材增加70個維氏單位，受熱面更加耐磨。整體型螺旋翅片管表面光滑，翅根圓滑過渡，煙氣流經(jīng)管子時會形成渦流，管子表面不易積灰。整體型螺旋翅片管翅片和管基為一個整體，不會出現(xiàn)因冷熱交替使翅片脫落的現(xiàn)象，導(dǎo)熱翅片剖面呈梯形，傳熱性能好。綜上所述，整體型螺旋翅片管使用壽命比其他形式管大幅提高，這樣可以大大減少鍋爐在運(yùn)行過程中的檢修次數(shù)及費(fèi)用，又使年發(fā)電量增加。

4 結(jié)束語

該煤粉爐采用整體型螺旋翅片管改造后，運(yùn)行已經(jīng)將滿一年，鍋爐滿負(fù)荷時的排煙溫度（夏天）由原來的150～160℃降低到115～125℃，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來說，鍋爐的排煙溫度每降低10℃，鍋爐效率大約提高1%，滿負(fù)荷工況下，鍋爐效率大約可以提高3%以上，一年即可節(jié)省成本約485萬元。在國家提倡節(jié)能減排的政策支持及電煤價格節(jié)節(jié)攀升的環(huán)境下，使排煙溫度降低，既符合國家政策，還能為企業(yè)創(chuàng)造效益。由此可見，整體型螺旋翅片管在換熱領(lǐng)域中具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1]馮俊凱，沈幼庭，楊瑞昌主編.鍋爐原理及計算.第三版.科學(xué)出版社，2003.

[2]范北巖等主編.工業(yè)鍋爐設(shè)計計算標(biāo)準(zhǔn)方法.中國電力出版社，2003.

[3]趙明泉等編著.鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1991.

作者簡介：歐陽曉瑞（1987-），女，工學(xué)學(xué)士，從事鍋爐壓力容器及結(jié)構(gòu)件的開發(fā)和設(shè)計